為什么叫“手撕鋼”

優(yōu)點(diǎn)是什么？

缺點(diǎn)和生產(chǎn)難點(diǎn)是什么？

廣汽埃安N60在電機(jī)里用上了一種被稱(chēng)為非晶體結(jié)構(gòu)鋼的材料，又稱(chēng)手撕鋼，鋼不是又硬又結(jié)實(shí)嗎，怎么還能“手撕”？

為什么叫“手撕鋼”，用在電機(jī)哪里？

“手撕鋼”并不是什么神奇鋼材，而是對(duì)非晶合金軟磁材料的一種形象叫法。所謂手撕鋼，并不是說(shuō)你真的能隨便把一塊鋼板像紙一樣撕開(kāi)，而是因?yàn)檫@種材料在形態(tài)上又薄又脆，強(qiáng)度特征和我們印象中的鋼完全不同。之所以會(huì)呈現(xiàn)出這種狀態(tài)，根源在于制造方式。

普通鋼材在凝固時(shí)，金屬原子有充足時(shí)間慢慢排列，形成規(guī)則、有序的晶體結(jié)構(gòu)。而非晶合金恰恰相反，它在生產(chǎn)時(shí)需要以極快的速度冷卻，冷卻速度可以達(dá)到每秒十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)攝氏度。就像把一鍋正在結(jié)晶的金屬瞬間凍結(jié)，原子還沒(méi)來(lái)得及站好隊(duì)形，就被直接定格下來(lái)。結(jié)果是材料內(nèi)部幾乎沒(méi)有傳統(tǒng)意義上的晶粒和晶界，形成了一種無(wú)序但穩(wěn)定的非晶體結(jié)構(gòu)。

這種結(jié)構(gòu)帶來(lái)了幾個(gè)特點(diǎn)，首先沒(méi)有晶界，磁損更低；其次電阻率更高，不容易產(chǎn)生渦流；第三，由于工藝限制，材料通常只能做成極薄的帶材，厚度往往只有二三十微米，像金屬箔一樣薄，質(zhì)地脆，用力甚至可以撕裂。也正因?yàn)檫@種像紙一樣薄、像玻璃一樣脆的手感，它才被形象地稱(chēng)為“手撕鋼”。

在電動(dòng)車(chē)上，這種材料并不是隨便用在哪里，而是被用在了電機(jī)定子鐵芯上。定子是電機(jī)里負(fù)責(zé)建立磁場(chǎng)的核心部件，鐵芯的材料好壞，直接決定了電機(jī)的效率和發(fā)熱水平。埃安這次做的，是用一層層非晶合金薄帶疊壓成定子鐵芯，讓磁場(chǎng)在其中流動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)是什么？日常開(kāi)起來(lái)有什么變化？

非晶材料的優(yōu)點(diǎn)不在于能撕，而在于磁學(xué)性能。電機(jī)工作時(shí)，有一部分電能并不會(huì)變成驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力，而是以熱的形式被消耗掉，這里面有相當(dāng)一部分來(lái)自鐵芯損耗。可以把它理解為磁場(chǎng)在鐵芯里來(lái)回折騰時(shí)產(chǎn)生的能量浪費(fèi)。非晶材料由于內(nèi)部沒(méi)有晶界，磁場(chǎng)切換時(shí)的阻力更小，再加上材料電阻率高，不容易形成渦流，因此在高頻、高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，鐵損明顯低于傳統(tǒng)硅鋼。

對(duì)電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，這個(gè)特點(diǎn)正好擊中了痛點(diǎn)。現(xiàn)在很多電驅(qū)系統(tǒng)為了提高功率密度，都會(huì)把電機(jī)轉(zhuǎn)速做得很高，一到高速巡航或者持續(xù)高負(fù)載工況，效率和發(fā)熱就成了考驗(yàn)。非晶鐵芯在這些場(chǎng)景下，可以讓電機(jī)少發(fā)熱、多干活，效率下降得更慢，也更有利于長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

從用戶(hù)角度看，用了這種電機(jī)，并不代表車(chē)輛的動(dòng)力變強(qiáng)，而是體現(xiàn)在更實(shí)際的地方。比如在高速路上巡航時(shí)，能耗更低，同樣的電量可以跑更遠(yuǎn)；長(zhǎng)時(shí)間跑高速，動(dòng)力不會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)發(fā)熱而變得沒(méi)勁；再加上磁損降低帶來(lái)的噪聲下降，高轉(zhuǎn)速時(shí)的電機(jī)嘯叫會(huì)更輕，整車(chē)感覺(jué)更安靜平順。

缺點(diǎn)和生產(chǎn)難點(diǎn)是什么？

如果手撕鋼這么好，為什么直到現(xiàn)在，才第一次出現(xiàn)在量產(chǎn)車(chē)上？原因其實(shí)很現(xiàn)實(shí)。非晶材料的缺點(diǎn)，正是它名字背后暗示的特性，太薄太脆，不像硅鋼那樣結(jié)實(shí)耐用，無(wú)法用傳統(tǒng)沖壓方式加工成復(fù)雜形狀，也不擅長(zhǎng)承受振動(dòng)和機(jī)械應(yīng)力。而電機(jī)內(nèi)部，恰恰是一個(gè)長(zhǎng)期高溫、高應(yīng)力、高振動(dòng)的環(huán)境，這對(duì)材料穩(wěn)定性提出了高要求。

更大的挑戰(zhàn)來(lái)自制造工藝。非晶帶材無(wú)法像硅鋼片那樣疊起來(lái)就完事，而是需要繞制、疊壓、固定、固化等一整套完全不同的工藝流程。每一道工序都對(duì)精度和一致性要求高。此外，成本和產(chǎn)業(yè)鏈成熟度同樣是繞不開(kāi)的問(wèn)題。非晶材料本身價(jià)格更高，加工損耗也更大。相比之下，硅鋼經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展，性能、成本和制造體系都更成熟，自然成為大多數(shù)車(chē)企的穩(wěn)妥選擇。